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目录 1

译序 1

前言 1

第一章 绪论 1

1.1 动态运行 1

1.2 内部变化 2

1.3 外部变化 2

1.4 信息流图 3

1.5 数学模型 4

1.6 稳定性分析 5

1.7 对扰动的响应 7

1.8 自动调节回路 8

1.9 调节品质 9

1.10 调节方案的选择 10

1.11 保护 11

第二章 液位过程的动态特性与控制 12

2.1 工艺过程描述 12

2.2 初始假定与建模方法 13

2.3 自衡 15

2.4 液位测量的动态特性 18

2.5 被调过程的分析 18

2.6 稳定的一般条件 22

2.7 液位调节的应用 24

2.8 例子 24

2.8.1 液位调节 24

2.8.2 压力与液位的调节 28

第三章 阀门特性与校正作用的滞后 35

3.1 阀门特性 35

3.2 阀门增益 38

3.3 实际需要的阀门特性 41

3.4 阀门迟滞与阀门定位器 43

3.5 校正作用的滞后 44

3.6 例子：流量调节 50

3.6.1 工艺过程 50

3.6.2 调节 51

3.6.3 模型推导 51

3.6.4 模型的近似 56

第四章 长管线动态特性与流量控制 58

4.1 管道物流的动态特性 58

4.2 线性化 60

4.3 特殊情况 63

4.4 完整的流路 65

4.5 压缩机 66

4.6 泵的调节 69

4.7 例子：压力调节 70

4.7.1 静态分析 71

4.7.2 动态分析 72

第五章 传热过程的动态特性与控制 76

5.1 蒸气加热蒸发器 76

5.1.1 动态特性 76

5.1.2 供气调节阀 79

5.1.3 冷凝液的调节阀 84

5.1.4 蒸发器的壳体 85

5.2 水冷式冷凝器 86

5.3 液-液相换热器 90

5.4 燃烧炉的动态特性 90

5.5 温度检测的动态特性 93

5.6 换热器调节举例 96

5.6.1 静态分析 97

5.6.2 模型与实际的差异 98

5.6.3 动态分析 99

第六章 连续流通型反应器的动态特性与控制 108

6.1 混合理想的釜式反应器 108

6.1.1 一级反应 109

6.1.2 平衡反应 111

6.2 混合理想的级联反应器系列 112

6.3 容量可变、混合理想的等温釜式反应器的动态特性 114

6.4 容量可变、混合理想的等温釜式反应器的调节 117

6.5 处于绝热状态下的固定床催化反应器 120

6.5.1 模型方程 121

6.5.2 静态特性 122

6.5.3 动态特性 124

6.5.4 信息流图 125

6.5.5 稳定条件 127

6.6 有冷却的混合理想反应器 129

6.7 通过调整冷却水流量控制反应器 131

6.8 例子：反应器的温度调节 133

6.8.1 工艺过程概述 133

6.8.2 调节 134

6.8.3 静态特性的计算 134

6.8.4 动态分析 136

第七章 生物反应器的动态特性与控制 141

7.1 工艺过程简介 141

7.2 生物氧化净化 142

7.3 生物反应动力学 143

7.4 数学模型 145

7.5 数学模型的线性化 148

7.6 活性淤泥过程的控制 151

第八章 精馏塔的动态特性 154

8.1 模型方程 156

8.2 液相流量的响应 159

8.3 气相流量的响应 161

8.4 浓度的响应 164

第九章 分布参数系统的数学模型 167

9.1 几何变量（自变量）的选择 167

9.2 分布变量（因变量）的选择 168

9.3 连续方程 168

9.3.1 质量衡算 169

9.3.2 部分质量衡算 170

9.3.3 能量衡算 172

9.3.4 动量衡算 173

9.4 附加方程 175

9.5 初始条件与边界条件 175

9.6 在偏微分方程中代入代数方程 176

9.7 静态解 177

9.8 线性化 177

9.10 因变量的求解 178

9.9 算符 178

9.11 例子 179

第十章 换热器的分布参数模型 182

10.1 初始假定 182

10.2 模型方程 183

10.3 静态模型 185

10.4 线性化 187

10.5 算符 190

10.6 静态方程的代换 192

10.7 说明 193

10.8 管壁热容的影响 195

第十一章 河流污染 198

11.1 初始假定 198

11.2 模型说明 199

11.3 通解 200

11.4 边界条件 201

11.5 最终解 204

11.6 以矩确定分散作用 205

11.7 应用 211

第十二章 管式反应器的动态特性 213

12.1 等温管式反应器 213

12.2 通解和边界条件的代入 213

12.3 静态分析 217

12.4 特殊情况 218

12.5 分散现象可以忽略的动态特性 220

12.6 绝热管式反应器的动态特性 221

第十三章 催化剂的失活过程 227

13.1 初始假定 227

13.2 模型方程 227

13.3 准静态分析 230

13.4 解法 231

13.5 指数型活性函数 233

13.6 双曲线型活性函数 234

13.7 双曲线型失活过程的实例 235

13.8 结论 239

第十四章 离散化与连续化 240

14.1 例子 240

14.2 差分 242

14.3 线性差分方程 244

14.4 例子 245

14.5 离散误差和稳定性 247

14.6 差分微分方程 252

14.7 河流污染 255

14.7.1 离散方程的求解 257

14.7.2 通解 258

14.7.3 边界条件 258

14.7.4 边界条件的代入 259

14.8 连续化 260

14.8.1 模型 260

14.8.2 边界条件 261

14.8.3 方程组 264

14.8.4 说明 265

第十五章 偏微分方程的数值解 267

15.1 差分微分方程 267

15.2 偏微分方程 272

15.3 离散化 273

15.4 Crank-Nicholson方法 276

第十六章 调节品质 279

16.1 简易动态模型 279

16.2 减小扰动的影响 281

16.3 比例调节作用 282

16.4 积分调节作用 285

16.5 微分调节作用 288

16.6 PID调节 289

16.7 调节作用的整定 291

16.8 扰动的阶跃响应 292

第十七章 调节方案的选择 294

17.1 目标的确定 295

17.1.1 优先权 295

17.1.2 物料的质量 296

17.1.3 工艺过程操作的约束条件 297

17.1.4 工艺设备的约束条件 297

17.1.9 操作费用 298

17.2 校正变量的选择 299

17.2.1 不可压缩的介质 300

17.2.2 可压缩的介质 302

17.2.3 自由液位 302

17.2.4 两种液相 304

17.2.5 气（汽）-液相 305

17.2.6　气-固相 306

17.2.7 蒸发和冷凝 308

17.2.8 显热 309

17.3 被调变量的选择 310

17.3.1 含料量的调节 310

17.3.2 接近约束条件的被调变量 310

17.3.3 流量调节 311

17.3.4 环境调节 312

17.4 基本调节方案的选择 312

17.5 扩充调节方案 313

17.5.1 串级调节 314

17.5.2 串级调节、比值调节和选择器 315

17.5.3 分程调节 319

17.6.1 工艺过程简介 320

17.6 氨生产的调节方案 320

17.6.2 控制与保护设备 321

17.6.3 一段裂解装置 321

17.6.4 二段裂解装置 325

17.6.5 废热锅炉 325

17.6.6 吸收、解吸塔和甲烷化装置 326

17.6.7 合成反应器和分离器 326

17.7 例子 326

17.7.1 工艺过程简介 326

17.7.2 调节方案 328

第十八章 精馏塔的控制 331

18.1 过程操作的目标 332

18.2 校正作用的选择 335

18.3 被调变量的选择 336

18.4.1 压力调节 337

18.4 控制能力和调节速度 337

18.4.2　顶部液位的调节 339

18.4.3 底部液位的调节 339

18.4.4 质量的调节 340

18.5 基本调节方案的选择 341

18.5.1 选择用表 341

18.6.4 前馈最优控制 341

18.5.2 相互作用 342

18.5.3 选择基本调节方案的其它论据 343

18.6 调节方案的扩展 344

18.6.1 比值调节 344

18.6.2 塔板负荷的调节 346

18.6.3 内回流的调节 346

18.8 塔器水力学动态特性与控制的详细分析 348

18.8.1 气相流量变化对液相流量变化的影响 348

18.7 结语 348

18.8.2 塔中液相和气相流量的比值调节 350

第十九章 保护 352

19.1 一个可靠的保护系统的必要条件 353

19.2 关于单式保护系统的分析 354

19.3 重合概率 359

19.4 复式保护（二中取一系统） 361

19.5 工作失灵 361

19.6 三中取二保护装置 362

19.7 关于冗余保护系统的介绍 364

19.8 三种保护系统的比较 366

19.9 保护装置的选择 367

19.10 冗余 368

附录 拉普拉斯变换 370

参考文献 373

符号表 377